其中，x是上變頻帶通信號(hào)的真值。

　　高的波峰因子要求常用的AB類RFPA在某些輸出回退電平(Output Back Off Level)上運(yùn)作，以防高峰值信號(hào)把RFPA驅(qū)動(dòng)到非線性工作區(qū)之中。首先考察一下CF和RFPA效率之間的關(guān)系。RFPA的效率被定義為在某一個(gè)工作點(diǎn)上平均輸出功率與直流功率之比，這意味著為了實(shí)現(xiàn)更高的效率，RFPA輸出應(yīng)該被驅(qū)動(dòng)至接近飽和點(diǎn)(超過(guò)飽和點(diǎn)將出現(xiàn)非線性效果)。然而，在實(shí)際運(yùn)作中，輸出功率要回退，這不僅僅是為了解決輸入信號(hào)對(duì)RFPA存在的CF問(wèn)題，同時(shí)還為了解決在RFPA中存在的其它弱非線性問(wèn)題。

　　圖1說(shuō)明了輸入功率回退(IPBO)和輸出功率回退(OPBO)之間的關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的OPBO電平，必須提高IPBO。因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)維持相同，在方程中的分母將保持不變，但是，分子將減小，較大的OPBO會(huì)導(dǎo)致效率的下降。

　　在圖2中描述了具有強(qiáng)跨導(dǎo)非線性的不同類型放大器的典型RFPA的效率，以dB表示OPBO函數(shù)。對(duì)具有12dB OPBO的AB類RFPA來(lái)說(shuō)，隨著回退的增加，效率從70％減至約10％。

　　考慮到信號(hào)的高CF，有兩種方式可以解決因OPBO增加導(dǎo)致的效率下降問(wèn)題。其一便是采用有效的波峰因子降低(CFR)方案來(lái)減小多載波輸入信號(hào)的PAPR，并且采用數(shù)字預(yù)失真(DPD)來(lái)擴(kuò)展RFPA的線性工作范圍。通過(guò)減小RFPA組合輸入信號(hào)的PAPR，IPBO可以被縮減，使OPBO更低，從而獲得效率提升。

與不采用CFR實(shí)現(xiàn)8％效率提升的情形相比，利用CFR方案可以實(shí)現(xiàn)大約16％的典型效率提升。下面我們將回顧所常用技術(shù)，并就TD-SCDMA多載波應(yīng)用在性能和資源利用率方面詳細(xì)討論峰值對(duì)消波峰因子降低(PC-CFR)方案。

　　各種CFR技術(shù)

　　目前，波峰因子降低方案涵蓋編碼選擇、I&Q或基帶極性限幅、峰值加窗CFR(PW-CFR)、噪聲成形CFR(NS-CFR)和脈沖注入CFR(PI-CFR)等范疇。

　　賽靈思最近提出了一種稱為PC-CFR的技術(shù)，已經(jīng)被證明性能更佳。與此同時(shí)，除了其它優(yōu)點(diǎn)之外，由于自身降低了計(jì)算負(fù)擔(dān)，從而可以消耗更少的資源。

　　在詳細(xì)討論P(yáng)C-CFR之前，我們將首先簡(jiǎn)要回顧上面提到的三種常用技術(shù)。

　　PW-CFR

　　PW-CFR是常規(guī)限幅技術(shù)的延伸，可以通過(guò)應(yīng)用時(shí)域縮放限幅信號(hào)的比例來(lái)降低PAPR。用于常規(guī)限幅的方程如下：y[n]=c(n)·x(n)c(n)用下列方程定義：

　　其中A是限幅信號(hào)容許的最大幅度。它的思想就是利用平滑的函數(shù)b(n)來(lái)替代c(n)使用合適的窗口，以限制限幅信號(hào)的頻譜擴(kuò)展。PW-CFR方框圖如圖3所示。

　　經(jīng)過(guò)PW-CFR處理的信號(hào)y(n)鄰近信道泄漏功率比(ACLR)和誤差矢量幅度(EVM)的性能取決于所采用的窗口以及窗口的長(zhǎng)度。窗口長(zhǎng)度在ACLR以及EVM性能之間提供一種折中，較長(zhǎng)的窗口可以提供更好的ALCR，而這又是以EVM性能退化為代價(jià)的。

　　NS-CFR

　　這一解決方案首先由賽靈思提供給WCDMA數(shù)字前端以及隨后的WiMAX。通過(guò)消除超過(guò)一定限幅閾值的所有采樣點(diǎn)，NS-CFR可以降低CF。

　　圖4描述了NS-CFR系統(tǒng)方框圖。傳統(tǒng)的有極性限幅被用于削減超過(guò)某一個(gè)閾值的信號(hào)峰值。限幅信號(hào)隨后被噪聲成型，以確保由限幅措施引起的噪聲落在信號(hào)頻帶之內(nèi)。

經(jīng)噪聲成形的限幅信號(hào)隨后從原始信號(hào)中消去，從而降低PAPR。上述處理可能造成峰值再次上升，在隨后的階段中可以反復(fù)采用這一方案以減輕峰值的再次上升。

　　與PW-CFR相比，NS-CFR方案能提供更佳的性能。

　　PI-CFR

　　簡(jiǎn)化版的PI-CFR方案如圖5所示。這一技術(shù)通常配備末級(jí)數(shù)字削波。

　　本質(zhì)上，PI-CFR方案以小部分的采樣率檢測(cè)出引入的高PAPR信號(hào)的峰值，且針對(duì)超過(guò)限幅閾值的每一個(gè)峰值會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的、具有同樣幅度的"整個(gè)"信號(hào)，其相位相反。所產(chǎn)生的信號(hào)隨后被用于消除被檢測(cè)出來(lái)的峰值信號(hào)，如圖5的方框圖所示。

　　典型的PI-CFR系統(tǒng)包含大量的檢測(cè)和消除(PDC)，以及有限數(shù)量的脈沖發(fā)生器。在這個(gè)過(guò)程中因同時(shí)采用多個(gè)PDC級(jí)而可能使得峰值再次上升。

　　PC-CFR

　　PC-CFR技術(shù)采用類似于NS-CFR的技術(shù)來(lái)縮小CF。然而，與上述NS-CFR不同，在PC-CFR方案中由頻譜成形而再生的信號(hào)是基于峰值采樣點(diǎn)的，這一信號(hào)在經(jīng)過(guò)合適的延遲處理之后被用于削減超過(guò)閾值的原始峰值信號(hào)。然而，對(duì)于NS-CFR，所有限幅的噪聲采樣點(diǎn)均被濾除，而且被用于減去相應(yīng)原始延遲的峰值信號(hào)。

　　作為只用峰值采樣點(diǎn)進(jìn)行消減的簡(jiǎn)化方法，它的失真度較小，而且只需很少的計(jì)算負(fù)擔(dān)。在每一個(gè)PC-CFR階段，它包含高達(dá)4個(gè)消除脈沖發(fā)生器(CPG)并具有復(fù)雜的峰值縮放功能。PC-CFR方案的另一優(yōu)點(diǎn)就是它所具備的靈活性，也就是說(shuō)，它能夠在同一系統(tǒng)上通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖?a href="http://m.makelele.cn/tags/濾波器/" target="_blank">濾波器來(lái)支持多個(gè)空中接口標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖6描述了15MHz帶寬、1E-4處具有3dB的增益上，在7％EVM工作點(diǎn)和6個(gè)非鄰近TD-SCDMA載波的CFR輸入輸出間的互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)圖。這個(gè)仿真是基于76.8 MSPS的輸出采樣率完成的。而圖7則描述了為類似配置添加頻譜發(fā)射屏蔽(Spectrum Emission Mask)后的功率譜密度(PSD)性能。

　　圖8顯示了PC-CFR、NS-CFR和PW-CFR之間的性能比較。注意，PC-CFR對(duì)不同的EVM數(shù)值提供最佳的性能，而且如果超越兩次PC-CFR迭代，性能幾乎不會(huì)增加。

　　表1給出了兩次PC-CFR迭代所需要的FPGA資源。

　　例如，對(duì)于一個(gè)10MHz 6載波3天線(6C3A)TD-SCDMA 76.8MSPS數(shù)字前端來(lái)說(shuō)，每一個(gè)天線需要兩次迭代的PC-CFR模塊，表2給出了資源利用率要求。這一配置可適用于基站以及遙控射頻部件(RRU)。

　　根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)者采用兩塊V4SX35 FPGA就可以構(gòu)建完整的6C6A數(shù)字前端解決方案。這一方案采用CFR措施可以提供更高效的RFPA操作。這是至關(guān)重要的，特別是在需要傳導(dǎo)冷卻的RRU工作環(huán)境中。

　　結(jié)語(yǔ)

　　由本文所述可見，PC-CFR方案很顯然是贏家，因?yàn)榕c其它已知的方案相比，它可以提供更好的性能以及更低FPGA資源利用率。這些優(yōu)勢(shì)加上兼容的TD-SCDMA DFE參考設(shè)計(jì)的可用性，讓基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備開發(fā)商能夠縮短上市時(shí)間并有更大的機(jī)會(huì)取得成功。